html clock скрипт часов для сайта

РОДной форум

Объявление

Форум без цензуры - 18+!!!

Информация о пользователе

Привет, Гость! Войдите или зарегистрируйтесь.


Вы здесь » РОДной форум » Советы,помощь » Как работает оперативная память?


Как работает оперативная память?

Сообщений 1 страница 2 из 2

1

http://s5.uploads.ru/PbfW6.jpg

Оперативная память (ОЗУ, RAM), самая известная из всех рассмотренных ранее форм компьютерной памяти. Эту память называют памятью «произвольного доступа» («random access»), поскольку вы можете получить доступ к любой ее ячейке непосредственно.
Для этого достаточно знать строку и столбец, на пересечении которых находится нужная ячейка. Известны два основных вида оперативной памяти: динамическая и статическая. Сегодня мы подробно рассмотрим принцип «дырявого ведра», на котором основана динамическая память. Некоторое внимание будет уделено и статической памяти, быстрой, но дорогой.
http://s4.uploads.ru/HfjPm.jpg
Ячейка памяти подобна дырявому ведру
Совсем иначе работает память с последовательным доступом (SAM). Как и следует из ее названия, доступ к ячейкам этой памяти осуществляется последовательно. Этим она напоминает пленку в магнитофонной кассете. Когда данные ищутся в такой памяти, проверяется каждая ячейка до тех пор, пока не будет найдена нужная информация. Память этого типа используется для реализации буферов, в частности буфера текстур видеокарт. То есть SAM имеет смысл применять в тех случаях, когда данные будут расположены в том порядке, в котором их предполагается использовать.

Подобно подробно рассмотренному ранее микропроцессору, чип памяти является интегральной микросхемой (ИС, IC), собранной из миллионов транзисторов и конденсаторов. Одним из наиболее распространенных видов памяти произвольного доступа является DRAM (динамическая память произвольного доступа, dynamic random access memory). В ней транзистор и конденсатор спарены и именно они образуют ячейку, содержащую один бит информации. Конденсатор содержит один бит информации, то есть «0» или «1». Транзистор же играет в этой паре роль переключателя (свитча), позволяющего управляющей схеме чипа памяти считывать или менять состояние конденсатора.

Конденсатор можно представить себе в виде небольшого дырявого «ведерка», которое при необходимости заполняется электронами. Если оно заполнено электронами, его состояние равно единице. Если опустошено, то нулю. Проблемой конденсатора является утечка. За считанные миллисекунды (тысячные доли секунды) полный конденсатор становится пустым. А это значит, что или центральный процессор, или контроллер памяти вынужден постоянно подзаряжать каждый из конденсаторов, поддерживая его в наполненном состоянии. Подзарядку следует осуществлять до того, как конденсатор разрядится. С этой целью контроллер памяти осуществляет чтение памяти, а затем вновь записывает в нее данные. Это действие обновления состояния памяти осуществляется автоматически тысячи раз за одну только секунду.

Конденсатор динамической оперативной памяти можно сравнить с протекающим ведром. Если его не заполнять электронами снова и снова, его состояние станет нулевым. Именно эта операция обновления и внесла в название данного вида памяти слово «динамическая». Такая память или обновляется динамически, или «забывает» все, что она «помнила». Есть у этой памяти существенный недостаток: необходимость постоянно обновлять ее требует времени и замедляет работу памяти.
Устройство ячейки динамической оперативной памяти (DRAM)
http://s4.uploads.ru/wZb4S.jpg
Структуру памяти можно представить себе в виде трехмерной сетки. Еще проще: в виде листка из школьной тетради в клеточку. Каждая клеточка содержит один бит данных. Сначала определяется столбец, затем данные записываются в определенные строки посредством передачи сигнала по данному столбцу.

Итак, представим себе тетрадный лист. Некоторые клеточки закрашены красным фломастером, а некоторые остались белыми. Красные клеточки это ячейки, состояние которых «1», а белые — «0».

Только вместо листа из тетради в оперативной памяти используется кремниевая пластина, в которую «впечатаны» столбцы (разрядные линии, bitlines) и строки (словарные шины, wordlines). Пересечение столбца и строки является адресом ячейки оперативной памяти.

Динамическая оперативная память передает заряд по определенному столбцу. Этот заряд называют стробом адреса столбца (CAS, Column Adress Strobe) или просто сигналом CAS. Этот сигнал может активировать транзистор любого бита столбца. Управляющий сигнал строки именуется стробом адреса строки (RAS, Row Adress Strobe). Для указания адреса ячейки следует задать оба управляющих сигнала. В процессе записи конденсатор готов принять в себя заряд. В процессе чтения усилитель считывания (sense-amplifier) определяет уровень заряда конденсатора. Если он выше 50 %, бит читается, как «1»; в остальных случаях, как «0».

Осуществляется также обновление заряда ячеек. За порядком обновления следит счетчик. Время, которое требуется на все эти операции, измеряется в наносекундах (миллиардных долях секунды). Если чип памяти 70-наносекундный, это значит, полное чтение и перезарядка всех его ячеек займет 70 наносекунд.

Сами по себе ячейки были бы бесполезны, если бы не существовало способа записать в них информацию и считать ее оттуда. Соответственно, помимо самих ячеек, чип памяти содержит целый набор дополнительных микросхем. Эти микросхемы выполняют следующие функции:

Идентификации строк и столбцов (выбор адреса строки и адреса ячейки)
Отслеживание порядка обновления (счетчик)
Чтение и возобновление сигнала ячейки (усилитель)
Донесение до ячейки сведений о том, следует ли ей удерживать заряд или нет (активация записи)

У контроллера памяти есть и другие функции. Он выполняет набор обслуживающих задач, среди которых следует отметить идентификацию типа, скорости и объема памяти, а также проверку ее на ошибки.
http://s5.uploads.ru/4CkAL.jpg
Статическая оперативная память
Хотя статическая оперативная память (подобно динамической) является памятью произвольного доступа, она основана на принципиально иной технологии. Триггерная схема этой памяти позволяет удерживать каждый бит сохраненной в ней информации. Триггер каждой ячейки памяти состоит из четырех или шести транзисторов и содержит тончайшие проводки. Эта память никогда не нуждается в обновлении заряда. По этой причине, статическая оперативная память работает существенно быстрее динамической. Но поскольку она содержит больше компонентов, ее ячейка намного крупнее ячейки динамической памяти. В итоге чип статической памяти будет менее емким, чем динамической.

Статическая оперативная память быстрее, но и стоит дороже. По этой причине статическая память используется в кэше центрального процессора, а динамическая в качестве системной оперативной памяти компьютера. Более подробно о статической памяти написано в разделе «Кэш-память и регистр процессора» материала, посвященного преодолению ограничений компьютерной памяти.

В современном мире чипы памяти комплектуются в компонент, именуемый модулем. Порой компьютерные специалисты называют его «планкой памяти». Один модуль или «планка» содержит несколько чипов памяти. Не исключено, что вам приходилось слышать такие определения, как «память 8×32» или «память 4×16». Разумеется, цифры могли быть иными. В этой простой формуле первым множителем является количество чипов в модуле, а вторым емкость каждого модуля. Только не в мегабайтах, а в мегабитах. Это значит, что результат действия умножения следует разделить на восемь, чтобы получить объем модуля в привычных нам мегабайтах.

К примеру: 4×32 означает, что модуль содержит четыре 32-мегабитных чипа. Умножив 4 на 32, получаем 128 мегабит. Поскольку нам известно, что в одном байте восемь бит, нам нужно разделить 128 на 8. В итоге узнаем, что «модуль 4×32» является 16-мегабайтным и устарел еще в конце минувшего века, что не мешает ему быть превосходным простым примером для тех вычислений, которые нам потребовались.

Тема оперативной памяти настолько обширна, что мы вернемся к ней еще. Нам предстоит узнать о том, какие бывают типы оперативной памяти и как устроен ее модуль.

2

Недавно мы узнали о том, как устроена оперативная память (ОЗУ, RAM) и почему ее называют памятью с произвольным доступом. Сегодня настала пора рассказать о ее типах. Производительность оперативной памяти зависит не только от ее объема, но и от особенностей конструкции чипа.

http://s5.uploads.ru/1Jsi9.jpg
Перечислим наиболее распространенные разновидности памяти с произвольным доступом и немного поговорим о терминах, которые не всегда воспринимаются пользователями однозначно.
http://s4.uploads.ru/hAtf8.jpg
Когда речь идет об оперативной памяти, следует ориентироваться в терминологии. Random access memory (RAM) это, строго говоря, память с произвольным доступом. На русский язык RAM чаще всего переводят, как «оперативная память». Но есть важная тонкость: под оперативной памятью мы чаще всего понимаем системную память компьютера или иного вычислительного устройства. Чипы системной памяти основаны на технологии памяти с произвольным доступом. Но память этой категории используется и для других задач.

SRAM: Статическая память с произвольным доступом. Каждая ее ячейка содержит несколько транзисторов: обычно от четырех до шести. При этом конденсатор содержится не в каждой ячейке. Применяется преимущественно в кэш-памяти, о которой нашим читателям уже известно.

DRAM: Динамическая память с произвольным доступом. Каждая ее ячейка содержит пару: транзистор и конденсатор. Ее требуется постоянно обновлять.

FPM DRAM: Динамическая память с быстрым последовательным доступом в пределах страницы. Является одной из форм DRAM. Если нужные биты расположены в одной строке, то адрес строки задается только единожды. В дальнейшем указывается только адрес столбца. Страницей в данном случае называют строку. Скорость передачи данных кэшу второго уровня (L2) может достигать 176 мегабит в секунду.

EDO DRAM: Динамическая память с увеличенным временем доступности данных. Ей не приходится ожидать завершения обработки одного бита данных для того, чтобы обратиться к другому. Как только задан адрес первого бита, EDO DRAM начинает поиск следующего. Эта память примерно на 5 % быстрее, чем рассмотренная выше FPM DRAM. Передача данных кэшу второго уровня может осуществляться со скоростью до 264 мегабит в секунду.

SDRAM: Синхронная динамическая память. Работает в ускоренном режиме. Дело в том, что данные процессору нужны чаще всего именно в том порядке, в котором они расположены в строках. Поэтому SDRAM, обратившись к определенной строке, считывает в ней биты (расположенные в разных столбцах) по порядку. SDRAM примерно на 5 % быстрее, чем EDO RAM. Передавать данные кэшу второго уровня она может со скоростью до 528 мегабит в секунду.

DDR SDRAM: Это SDRAM с удвоенной скоростью обмена. По сути это все та же SDRAM с более широкой полосой пропускания. Максимальная скорость передачи данных кэшу второго уровня составляет 1 тысячу 064 мегабита в секунду. Речь идет о памяти DDR SDRAM с частотой 133 мегагерца.

RDRAM (Rambus dynamic random access memory): Отличается от всех ранее рассмотренных типов памяти с произвольным доступом. В разработанной Rambus памяти RDRAM используется встроенный модуль памяти Rambus (RIMM, Rambus in-line memory module), который по размеру и конфигурации выводов подобен стандартному модулю DIMM.

Особенным этот тип памяти делает использование ею специальной высокоскоростной шины данных, именуемой Rambus-каналом. Чипы памяти RDRAM работают параллельно. Скорость передачи данных достигает 800 мегагерц или 1 тысячи 600 мегабит в секунду. Но есть и отрицательная сторона: поскольку память работает на столь высокой скорости, она и нагревается сильнее. Поэтому чипы Rambus комплектуются распределителями нагрева, которые выглядят как длинные тонкие пластинки. По аналогии с «ноутбучными» модулями DIMM, для ноутбуков созданы уменьшенные версии SO-RIMM.

CMOS RAM (КМОП-память): память небольшого объема, которая содержится в компьютерах и других «компьютероподобных» устройствах. Она хранит такие параметры, как, например, настройки жесткого диска. Для ее поддержания нужна небольшая батарейка, которая располагается на материнской плате компьютера. Ведь оперативная память, к сожалению, является энергозависимой. О том, чем отличается энергонезависимая память от энергозависимой, достаточно подробно рассказано во время рассмотрения иерархии компьютерной памяти.

VRAM (VideoRAM, видеопамять): Известна также под названием MPDRAM (Multiport dynamic random access memory, многопортовая динамическая память с произвольным доступом). Этот тип памяти используется в видеоадаптерах и 3D-акселлераторах. «Многопортовой» ее называют поскольку VRAM обладает двумя независимыми портами доступа, а не одним, как это обычно бывает. Это позволяет центральному и графическому процессорам одновременно получать доступ к памяти данного типа. Объем памяти является фактором, определяющим разрешение и глубину цвета дисплея.

VRAM используется также для хранения особого рода информации, имеющей отношение к графике. Яркими примерами такой информации являются трехмерные геометрические данные и текстурные карты. Но истинно многопортовая VRAM стоит недешево, поэтому нередко можно еще встретить SGRAM (синхронную графическую память с произвольным доступом). Ее производительность приближается к VRAM, а цена ниже.


Вы здесь » РОДной форум » Советы,помощь » Как работает оперативная память?